CN104371264A - 一种高硬度透明阻燃abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高硬度透明阻燃ABS复合材料及其制备方法，该复合材料包括以下重量份的原料:透明ABS树脂30~60份、PMMA树脂5~40份、阻燃剂15~35份，该高硬度透明阻燃ABS复合材料的表面硬度高，阻燃效果好，透明度高，应用领域宽；一种高硬度透明阻燃ABS复合材料的制备方法，包括以下加工步骤:步骤A、按比例准确称量上述透明ABS树脂、PMMA树脂和阻燃剂，将其放入高速混合机中充分搅拌5-10分钟形成混合料；步骤B、将混合料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒和干燥后，即得成品；该方法工艺简单，操作容易，生产效率高，适合于大规模推广应用。

Description

一种高硬度透明阻燃ABS复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高硬度透明阻燃ABS复合材料及其制备方法。

背景技术

ABS 是丙烯晴、丁二烯、苯乙烯组成的三元共聚物，兼具苯乙烯的高流动性、丁二烯的韧性和丙烯腈的耐化学性等特点，具有优良的电性能、耐化学性能、耐冲击性能、耐低温特性、耐寒性和尺寸稳定性等优异性能，广泛的应用于家电、电子电器等产品领域。

随着生活水平的提高与科技的进步使得人们不单单满足于产品的性能要求，对产品的外观也越来越重视，因此透明ABS材料应运而生。然而，ABS的氧指数仅为18%，在空气中极易燃烧，存在火灾隐患，由此便衍生出了透明阻燃ABS材料，如专利CN103289293和CN 103289294中便分别提供了一种透明阻燃ABS材料和透明阻燃抗静电材料。

然而，普通的透明阻燃ABS材料的表面硬度相对较低，限制了其在一些领域中的应用。此外，现有的透明阻燃ABS材料的阻燃效果比较差，透明度较低。因此，研究和开发具有高硬度的透明阻燃ABS复合材料便显得极为重要。

发明内容

本发明为克服上述缺陷而提供了一种高硬度透明阻燃ABS复合材料及其制备方法，该高硬度透明阻燃ABS复合材料的表面硬度高，阻燃效果好，透明度高，应用领域宽；该高硬度透明阻燃ABS复合材料的制备方法工艺简单，操作容易，生产效率高，适合于大规模推广应用。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案。

一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，包括以下重量份的原料:

透明ABS树脂                30~60份

PMMA树脂                   5~40份

阻燃剂                      15~35份；

其中，所述阻燃剂由溴系阻燃剂、磷系阻燃剂和锑系协效剂按照4~6:1~2:0.5~1的重量比复配而成。

上述阻燃剂的构造形成溴/锑阻燃体系和膨胀阻燃体系（即磷系阻燃锑系），起到复合阻燃的作用，其中磷系阻燃剂提供酸源和气源，PMMA树脂提供膨胀体系中的碳源，两种阻燃体系协同阻燃可以使复合材料的阻燃等级达到V-2级。

其中，该高硬度透明阻燃ABS复合材料的原料还包括增韧剂，所述增韧剂的重量份为5~25份。

增韧剂能够增加透明ABS树脂、PMMA树脂和阻燃剂混合形成的混合料的柔韧性。

其中，该高硬度透明阻燃ABS复合材料的原料还包括抗氧剂，所述抗氧剂的重量份为0.2~0.4份。

抗氧剂能够延缓或抑制本发明氧化过程的进行，从而阻止本发明的老化并延长其使用寿命。

其中，该高硬度透明阻燃ABS复合材料的原料还包括润滑剂，所述润滑剂的重量份为0.5~2份。

润滑剂用于本发明中，能改进本发明的流动性和脱模性，防止原料在挤出机内粘着而产生鱼眼等缺陷。

其中，所述溴系阻燃剂为四溴双酚A、十溴二苯乙烷、2,4,6-三(2,4,6-三溴苯氧基)-1,3,5-三嗪和溴化环氧树脂中的一种或者一种以上按任意比例混合的混合物；

其中，所述磷系阻燃剂为双[二（2,6-二甲苯基）磷酸]间苯二酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A一双(二苯基磷酸酯)、双(二苯基磷酸)二苯酯、单磷酸芳香酯、含环烷基的双磷酸酯、2-联苯基二苯基磷酸酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三异辛酯，磷酸三（2- 丁氧基乙基）酯中的一种或者一种以上按任意比例混合的混合物；

双酚A一双(二苯基磷酸酯)简称BDP，结构式分子量696.04。无色透明液体，相对密度1.258。磷含量8.9%。

间苯二酚双(二苯基磷酸酯) 简称RDP，分子式为C₃₀H₂₄O₄P₂。磷酸三（2- 丁氧基乙基）酯又称为磷酸三（丁氧基乙基）酯， CAS:78-51-3。

其中，所述锑系协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠中的一种或者一种以上按任意比例混合的混合物。

其中，所述透明ABS树脂的相对密度为1.07~1.1克/立方厘米，所述透明ABS树脂的透光率为85~95%，所述PMMA树脂的铅笔硬度为2H。

选取该特性的透明ABS树脂，能够提高本发明的透明度，得到透明度高的ABS复合材料；选取该特性的PMMA树脂能够提高本发明的硬度，得到硬度高的ABS复合材料。

优选地，所述增韧剂为丙烯酸酯类弹性体，所述丙烯酸酯类弹性体为具有核-壳结构的甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物中的一种或者一种以上按任意比例混合的混合物。EXL-2678为丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯核-壳结构的抗冲击改性剂，专门为透明聚合物（例如 PMMA/SAN合金，PMS）抗冲改性设计，亦可用于其他工程塑料改性。

更优选地，所述丙烯酸酯类弹性体为具有核-壳结构的甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物中的两种按1:1的重量比混合的混合物，使用该丙烯酸酯类弹性体能够降低成本，优化增韧剂的性能。

优选地，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂中的一种或者两种按1:1的重量比混合的混合物。

更优选地，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂按1:1的重量比混合的混合物，该抗氧化体系抗氧化效果好，能够延长本发明的使用寿命。

优选地，所述润滑剂为二甲基硅油润滑剂、硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺和硬脂酸镁中的一种或者一种以上按任意比例混合的混合物。

更优选地，所述润滑剂由外润滑剂和内润滑剂复配而成。

具体地，所述润滑剂由硬脂酸镁和乙撑双硬脂酰胺按1:1的重量比复配而成。

一种高硬度透明阻燃ABS复合材料的制备方法，包括以下加工步骤:

步骤A、按比例准确称量上述原料，将其放入高速混合机中充分搅拌5-10分钟形成混合料；

步骤B、将混合料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒和干燥后，即得成品；

其中，挤出机的加工温度为180~210℃，挤出机的真空度≥0.08MPa，挤出机的长径比为25~40，挤出机的螺杆转速为300-600转/分钟。

本发明的有益效果为:

本发明的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，表面硬度高，阻燃效果好，透明度高，应用领域宽；该高硬度透明阻燃ABS复合材料的制备方法工艺简单，操作容易，生产效率高，适合于大规模推广应用。

    另外，本发明的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料还具有以下特点：

(1)铅笔硬度≥HB级；

(2)透光率≥65%；

(3)阻燃等级≥V-2级，冲击强度≥65J/m，熔融指数≥30g/10min。

本发明的原料为透明的ABS树脂与PMMA树脂，二者复合后仍然具有高透明性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，这是本发明的较佳实施例。

实施例1。

本发明的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，包括以下重量份的原料:

透明ABS树脂                 43.6份

PMMA树脂                    20份

阻燃剂                         20份

增韧剂                         15份

抗氧剂                        0.4份      

润滑剂                          1份。  

本实施例的透明ABS树脂为奇美758，PMMA树脂为奇美CM211，阻燃剂由四溴双酚A（TBBPA）、BDP和Sb₂O₃按照5:2:0.5的重量比复配而成，增韧剂为Rohm-Hass生产的MBS EXL-2678，抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按照1:1的重量比复配而成，润滑剂由硬脂酸镁和乙撑双硬脂酰胺（EBS）按照1:1的重量比复配而成。

一种高硬度透明阻燃ABS复合材料的制备方法，包括以下加工步骤:

步骤A、按比例准确称量上述透明ABS树脂、PMMA树脂、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂，将其放入高速混合机中充分搅拌5分钟形成混合料；

步骤B、将混合料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒和干燥后，即得成品；

其中，挤出机的加工温度为210℃，挤出机的真空度为0.08MPa，挤出机的长径比为25，挤出机的螺杆转速为300转/分钟。

实施例2。

本发明的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，包括以下重量份的原料:

透明ABS树脂                 48.6份

PMMA树脂                    15份

阻燃剂                         20份

增韧剂                         15份

抗氧剂                        0.4份      

润滑剂                          1份。  

本实施例的透明ABS树脂为奇美758，PMMA树脂为奇美CM211，阻燃剂由三氧化二锑和五氧化二锑按照2:1的重量比复配而成，增韧剂为Rohm-Hass生产的MBS EXL-2678，抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按照1:1的重量比复配而成，润滑剂由硬脂酸镁和EBS按照1:1的重量比复配而成。

一种高硬度透明阻燃ABS复合材料的制备方法，包括以下加工步骤:

步骤A、按比例准确称量上述透明ABS树脂、PMMA树脂、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂，将其放入高速混合机中充分搅拌10分钟形成混合料；

步骤B、将混合料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒和干燥后，即得成品；

其中，挤出机的加工温度为180℃，挤出机的真空度为0.1MPa，挤出机的长径比为40，挤出机的螺杆转速为500转/分钟。

实施例3。

本发明的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，包括以下重量份的原料:

透明ABS树脂                 58.6份

PMMA树脂                    5份

阻燃剂                         20份

增韧剂                         15份

抗氧剂                        0.4份      

润滑剂                          1份。  

本实施例的透明ABS树脂为奇美758，PMMA树脂为奇美CM211，阻燃剂为2,4,6-三(2,4,6-三溴苯氧基)-1,3,5-三嗪，增韧剂为Rohm-Hass生产的MBS EXL-2678，抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按照1:1的重量比复配而成，润滑剂由硬脂酸镁和EBS按照1:1的重量比复配而成。

一种高硬度透明阻燃ABS复合材料的制备方法，包括以下加工步骤:

步骤A、按比例准确称量上述透明ABS树脂、PMMA树脂、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂和润滑剂，将其放入高速混合机中充分搅拌8分钟形成混合料；

步骤B、将混合料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒和干燥后，即得成品；

其中，挤出机的加工温度为195℃，挤出机的真空度为0.1MPa，挤出机的长径比为30，挤出机的螺杆转速为450转/分钟。

实施例4。

一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，包括以下重量份的原料:

透明ABS树脂                 60份

PMMA树脂                   25份

阻燃剂                        15份。

本实施例的阻燃剂由磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三异辛酯按照3:2:1的重量比复配而成。

一种高硬度透明阻燃ABS复合材料的制备方法，包括以下加工步骤:

步骤A、按比例准确称量上述透明ABS树脂、PMMA树脂和阻燃剂，将其放入高速混合机中充分搅拌8分钟形成混合料；

步骤B、将混合料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒和干燥后，即得成品；

其中，挤出机的加工温度为200℃，挤出机的真空度为0.1MPa，挤出机的长径比为30，挤出机的螺杆转速为450转/分钟。

实施例5。

一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，包括以下重量份的原料:

透明ABS树脂                 45份

PMMA树脂                   20份

阻燃剂                        20份

增韧剂                        15份。

本实施例的阻燃剂由TBBPA、BDP和Sb₂O₃按照5:2:1的重量比复配而成，增韧剂为Rohm-Hass生产的MBS EXL-2678。

一种高硬度透明阻燃ABS复合材料的制备方法，包括以下加工步骤:

步骤A、按比例准确称量上述透明ABS树脂、PMMA树脂、阻燃剂和增韧剂，将其放入高速混合机中充分搅拌8分钟形成混合料；

步骤B、将混合料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒和干燥后，即得成品；

其中，挤出机的加工温度为200℃，挤出机的真空度为0.1MPa，挤出机的长径比为30，挤出机的螺杆转速为450转/分钟。

实施例6。

一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，包括以下重量份的原料:

透明ABS树脂                  49.6份

PMMA树脂                    15份

阻燃剂                         20份

增韧剂                         15份

抗氧剂                         0.4份。

本实施例的阻燃剂由溴化环氧树脂和十溴二苯乙烷按照1:1的重量比复配而成，增韧剂为Rohm-Hass生产的MBS EXL-2678，抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按照1:1的重量比复配而成。

一种高硬度透明阻燃ABS复合材料的制备方法，包括以下加工步骤:

步骤A、按比例准确称量上述透明ABS树脂、PMMA树脂、阻燃剂、增韧剂和抗氧剂，将其放入高速混合机中充分搅拌8分钟形成混合料；

步骤B、将混合料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒和干燥后，即得成品；

其中，挤出机的加工温度为200℃，挤出机的真空度为0.1MPa，挤出机的长径比为30，挤出机的螺杆转速为450转/分钟。

对上述实施例进行透光率、阻燃等级、熔融指数和表面硬度测试，得出下表结果。

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	对比例
								ABS 758	43.6	53.6	58.6	60	45	49.6	63.6
CM211	20	10	5	25	20	15	0
								阻燃剂	20	20	20	15	20	20	20
EXL-2678	15	15	15	0	15	15	15
								抗氧剂	0.4	0.4	0.4	0	0	0.4	0.4
润滑剂	1.0	1.0	1.0	0	0	0	1.0
								透光率/%	74	70	69	68.6	73	71	68
阻燃等级/1.6	V-2	V-2	V-2	V-2	V-2	V-2	V-2
								融指/200℃/5KG	3.8	4.2	4.6	4.9	3.9	4.1	5.0
表面硬度	H	HB	HB	2H	H	H	2B

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1. 一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，其特征在于:包括以下重量份的原料:

透明ABS树脂                30~60份

PMMA树脂                   5~40份

阻燃剂                      15~35份；

其中，所述阻燃剂由溴系阻燃剂、磷系阻燃剂和锑系协效剂按照4~6:1~2:0.5~1的重量比复配而成。

2.根据权利要求1所述的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，其特征在于:还包括增韧剂，所述增韧剂的重量份为5~25份。

3.根据权利要求2所述的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，其特征在于:还包括抗氧剂，所述抗氧剂的重量份为0.2~0.4份。

4.根据权利要求3所述的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，其特征在于:还包括润滑剂，所述润滑剂的重量份为0.5~2份。

5.根据权利要求1所述的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，其特征在于:所述溴系阻燃剂为四溴双酚A、十溴二苯乙烷、2,4,6-三(2,4,6-三溴苯氧基)-1,3,5-三嗪和溴化环氧树脂中的一种或者一种以上按任意比例混合的混合物；

所述磷系阻燃剂为双[二（2,6-二甲苯基）磷酸]间苯二酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A一双(二苯基磷酸酯)、双(二苯基磷酸)二苯酯、单磷酸芳香酯、含环烷基的双磷酸酯、2-联苯基二苯基磷酸酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三异辛酯，磷酸三（2- 丁氧基乙基）酯中的一种或者一种以上按任意比例混合的混合物；

所述锑系协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠中的一种或者一种以上按任意比例混合的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，其特征在于:所述透明ABS树脂的相对密度为1.07~1.1克/立方厘米，所述透明ABS树脂的透光率为85~95%，所述PMMA树脂的铅笔硬度为2H。

7.根据权利要求2所述的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，其特征在于:所述增韧剂为丙烯酸酯类弹性体，所述丙烯酸酯类弹性体为具有核-壳结构的甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物中的一种或者一种以上按任意比例混合的混合物。

8.根据权利要求3所述的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，其特征在于:所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂中的一种或者两种按1:1的重量比混合的混合物。

9.根据权利要求4所述的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料，其特征在于:所述润滑剂为二甲基硅油润滑剂、硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺和硬脂酸镁中的一种或者一种以上按任意比例混合的混合物。

10.如权利要求1-9任意一项所述的一种高硬度透明阻燃ABS复合材料的制备方法，其特征在于:包括以下加工步骤:

步骤A、按比例准确称量上述原料，将其放入高速混合机中充分搅拌5-10分钟形成混合料；

步骤B、将混合料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒和干燥后，即得成品；

其中，挤出机的加工温度为180~210℃，挤出机的真空度≥0.08MPa，挤出机的长径比为25~40，挤出机的螺杆转速为300-600转/分钟。